JP7066171B2 - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Description

本発明は、消火用のスプリンクラーヘッドに関するものである。

スプリンクラー設備は建物内に設置されており、火災の熱を感知して自動的に作動して水を撒き消火を行う。スプリンクラーヘッドは内部にノズルを有しており、ノズルは給水源に続く配管と接続されており、常時はノズルが閉じた状態にある。火災が発生して熱によりスプリンクラーヘッドが作動するとノズルが開放され、ノズルから配管内に充填された水が放出される。スプリンクラーヘッドはノズルの出口の延長上に水を四方に飛散させるデフレクターを備えており、デフレクターに衝突した水が所定の範囲に散布され火災を鎮圧・消火する。

スプリンクラーヘッドの構成の一例として、フレーム型スプリンクラーヘッドがある。フレーム型スプリンクラーヘッドは、内部にノズルを有する本体の放水方向に馬蹄形のフレームが設置されており、フレームの先端にはノズルから放出された水を衝突させて四方へ飛散させるデフレクターが設置されている。

ノズルとデフレクターの間には常時においてノズルを閉止する弁が設置され、弁は感熱分解部によって支持されている。感熱分解部はグラスバルブや低融点合金を用いたものが広く知られている。火災の熱によって感熱分解部が動作したとき、ノズルの水流によって感熱分解部の構成品や弁がデフレクターに係留されてしまう現象（ロッジメント）が稀に発生する。

ロッジメントを防止するために、弁が水流方向から外れる側へ付勢するバネが設置されたスプリンクラーヘッドがある。（例えば、特許文献１参照）。

また、側壁型スプリンクラーヘッド（例えば、特許文献２参照）においては、デフレクターとともに、ノズルの中心軸と略平行な平面を有する補助デフレクターが設置されている。スプリンクラーヘッドが作動したときに、デフレクターと補助デフレクターの間の隙間に感熱分解部の構成品や弁が引っ掛かってロッジメントとなる場合が稀にある。

特開２００６－３４６４９７号公報 米国特許第５７２７７３７号明細書

そこで本発明では、上記問題に鑑み、側壁型スプリンクラーヘッドの作動時におけるロッジメントを防止可能なスプリンクラーヘッドを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は以下のスプリンクラーヘッドを提供する。
すなわち、給水配管と接続されるノズルを内部に備えた本体と、常時においてノズルを閉塞する弁と、本体からノズルの放水方向に延出した一対のフレームと、フレームの先端に設置された主デフレクターと、弁と主デフレクターとの間に設置された感熱分解部と、ノズル中心軸とフレームを通過する仮想平面と略平行であり、該仮想平面から離間して設置された補助デフレクターを備えており、仮想平面に対して補助デフレクターが設置された空間とは反対の空間にフレームに近接または接触したハンガーを設置したスプリンクラーヘッドである。

上記仮想平面に対して補助デフレクターが設置された空間とは反対側の空間にハンガーを設置したことで、スプリンクラーヘッドの作動時にノズルから放出される水流によって弁が移動する際、ハンガーをフレームに衝突させて仮想平面から離れる方向へ脱落させることができる。これにより弁は補助デフレクターから遠ざかる方向に移動するので、主デフレクターと補助デフレクターの隙間に弁が係留されるロッジメントを防止できる。

ハンガーは弁の外周部と係合する環状の係合部と、係合部からフレーム側に延出されたガイド部を有する。ガイド部はフレームに近接または接触して設置される。ハンガーは弁と一体に形成することも可能である。また係合部は一部が欠如したＣ字型に構成してもよい。

また、ハンガーは弾発性を有しており、略Ｗ字状に屈曲されたガイド部の両端が一対のフレームと係合され、両端の間に設置された係合部の内側に弁体を収容するように構成可能である。これによりスプリンクラーヘッドの作動時においてハンガーの弾性により弁が仮想平面から離れる方向へ脱落してロッジメントを防止できる。

さらに、感熱分解部を仮想平面に対して補助デフレクターが設置された空間とは反対の空間に配置すると、スプリンクラーヘッドの作動時において感熱分解部の構成品が仮想平面から離れる方向へ脱落してロッジメントを防止できる。

上記に説明したように本発明では、側壁型スプリンクラーヘッドの作動時においてデフレクターに弁や感熱分解部の構成品が係留されるロッジメントの発生を防止できる。

本発明のスプリンクラーヘッドが壁面に設置された状態の平面図。 本発明のスプリンクラーヘッドの斜視図。 図２のスプリンクラーヘッドの正面図。 図３のＩＶ－ＩＶ断面図。 感熱分解部の拡大断面図。 （ａ）はハンガーの正面図、（ｂ）は図４に示すＶＩ－ＶＩ断面図。 （ｃ）ハンガーの変形例の正面図、（ｂ）は図４に示すＶＩ－ＶＩ断面図。

本発明のスプリンクラーヘッドＳ１は、本体１、デフレクター２、弁３、感熱分解部４、ハンガー５から構成される。

スプリンクラーヘッドＳ１は側壁型スプリンクラーヘッドであり、図１に示すように壁面Ｗに設置される。スプリンクラーヘッドＳ１は矩形の防護エリアＥを有しており、この防護エリアＥ内において水が偏りなく散布量されるようにする。

本体１は中空状をしており、建物の壁面付近または壁面内部に配置された配管と接続するための牡ネジ１１が外部に設けられ、内部はノズル１２となっている。ノズル１２のサイズは、ノズル１２の流量と放水圧力から導かれるＫファクターの値が３から５．８の範囲にあり、本実施形態ではＫファクターの値が５．６である。配管と接続される牡ネジ１１のサイズはＮＰＴ１／２またはＲ１／２とする。

ノズル１２の出口付近には、略矩形をしたベース１３が設置され、ベース１３からノズル１２の放水方向に伸びる一対のフレーム１４が設置されている。フレーム１４はノズルの中心軸Ａと略平行に沿って伸びた直線部１４Ａ（第１アーム）と、直線部１４Ａの端からノズル１２の中心軸Ａに設置されたボス１５に連結される交差部１４Ｂ（第２アーム）をと備えている。図５に示すように交差部１４Ｂは直線部１４Ａよりも細く、断面形状は楕円形をしている。

ボス１５はテーパーが付された円柱状で、その先端にはデフレクター２が設置されており、デフレクター２と接する側のボス１５の直径Ｄ１は９～１０ｍｍとなっている。ボス１５のノズル１２側の端の外周径は、デフレクター２側の直径Ｄ１よりも小径である。ボス１５のノズル１２側の外周端１５Ａは曲面形状であり、曲面の半径は１ｍｍ～３ｍｍの範囲とし、本実施形態では２ｍｍとしている。

ボス１５の内部には牝ネジ１５Ｂが設置されており、インプレスネジ１６が螺入される。インプレスネジ１６の先端１６Ａは尖っており、斜面１６Ｂを備えている。先端１６Ａはノズル１２と対向しており、斜面１６Ｂの角度αは８０°～１００°の範囲であり、本実施形態では９０°となっている。先端１６Ａの頂点は球面状となっており、球面半径は２ｍｍ以下が好ましく本実施形態では１ｍｍ以下としている。

インプレスネジ１６は感熱分解部４を介して弁３をノズル１２側に押圧する機能を有する。図５において、インプレスネジ１６の先端１６Ａの斜面１６Ｂに沿った延長線１６Ｃはボス１５の外周端１５Ａの曲面に対して近接または接しており、先端１６Ａの表面に沿って流れた水が外周端１５Ａを通過する際に流れの妨げとならず、乱流の発生を防いでいる。このとき、インプレスネジ１６の斜面１６Ｂとボス１５のノズル１２側の端面との間隔ａは２ｍｍ以下とし、より好ましくは１ｍｍ以下とする。これ以上間隔が広がると乱流が発生する可能性が大きくなる。

図２～図４に示すデフレクター２は、ノズルの中心軸Ａと交差する主デフレクター２１と、主デフレクター２１の近傍に設置された補助デフレクター２２から構成される。主デフレクター２１はボス１５の先端に設置されており、略円盤形状をしている。主デフレクター２１の周縁には複数のスリット２１Ａや突起２１Ｂが形成されている。

補助デフレクター２２は主デフレクター２１の近傍に設置されておりノズルの中心軸Ａと略平行な矩形をした平面２２Ａを備えている。補助デフレクター２２は、ノズルの中心軸Ａと一対のフレーム１４を通過する仮想平面Ｂと略平行かまたは仮想平面Ｂよりも数度上向きに傾いて設置されており、さらに仮想平面Ｂから離間して設置されている。

主デフレクター２１は仮想平面Ｂ上に、突起２１Ｂよりも長い拡張部２１Ｃが設置されている。拡張部２１Ｃは補助デフレクター２２と接続する湾曲部２３と連続しており、主デフレクター２１と補助デフレクター２２とを連結している。湾曲部２３は図４に示すように主デフレクター２１からノズル１２側へ向かって折り曲げられている。主デフレクター２１の平面の延長上に補助デフレクター２２の平面２２Ａが交差して配置されており、主デフレクター２１と補助デフレクター２２との間には、ノズル１２から放出された水を補助デフレクター２２に供給するための隙間２４が形成されている。

図中において仮想平面Ｂよりも上側の流水は主デフレクター２１に衝突する。突起２１Ｂに沿って流れた水はノズルの中心軸Ａから離れるように拡散されて補助デフレクター２２の方向へ導かれる。水は隙間２４を通り補助デフレクター２２に到達して平面２２Ａに沿って流れ、防護エリアＥのスプリンクラーヘッドＳ１から離れたＥ１の部分に散布される。

一方、仮想平面Ｂよりも下側の水流は主デフレクター２１に到達してスリット２１Ａや、スリット２１Ａの間のフィン２１Ｃによりノズルの中心軸Ａから離れる方向へ拡散されて防護エリアＥのスプリンクラーヘッドＳ１に近いＥ２の部分に散布される。

弁３は平時においてノズル１２の出口を塞いでいる。弁３はバルブキャップ３１、ディスク３２、皿バネ３３から構成されている。バルブキャップ３１は、有底円筒形状をしており一端側は球状の底部３１Ａとなっている。他端側は拡径されており、段３１Ｂが設置されている。

段３１Ｂの内周側には円盤状のディスク３２が載置される。ディスク３２は中心に凹み３２Ａを有しており、凹み３２Ａには感熱分解部３の支柱４２の一端と係合される。

段３１Ｂの外周側には皿バネ３３が係止される。皿バネ３３はバルブキャップ３１の底部３１Ａから挿通される。皿バネ３３の表面はフッ素樹脂により覆われている。皿バネ３３の外周縁はノズル１２の出口端に配置され、皿バネ３３はインプレスネジ１６をボス１５の牝ネジ１５Ｂに螺入すると感熱分解部４を介して押圧され弾性変形により潰れた形状になる。その際、フッ素樹脂がシール材の役目をしてノズル１２を封止する。

感熱分解部４はリンク４１、支柱４２、レバー４３から構成される。リンク４１は火災の熱により作動する感熱体であり、２枚の薄い金属板４４を低融点合金で接合して構成されている。低融点合金は６０～２００℃の範囲内に融点を持つものを使用しており、融点が７２℃や９６℃の低融点合金が一般的に使用されている。

略四角形をした２枚の金属板４４は、一方の端に穴４５を有しており、他方の端にはコ字型の欠如部４６が設置されている。２枚の金属板４４は低融点合金により接合されている。その際、一方の金属板４４の穴４５の位置には、他方の金属板４４の欠如部４６が重ね合わされる。接合後のリンク４１の２つの穴４５には、それぞれ支柱４２とレバー４３が挿通される（図５参照）。

支柱４２は短冊型であり、一端はノズル１２の出口に設置された弁３のディスク３２と係合され、他端はレバー４３の先端に係合される。前述のように支柱４２はリンク４１の穴４５に挿通されている。支柱４２の中間には突起４７が設置されており、突起４７の付近に設置された溝４７Ａにリンク４１を係止している。

レバー４３は細長い板を略Ｌ字型に屈曲させて構成している。前述のようにレバー４３の一端側はリンク４１の穴４５に挿通されている。レバー４３の他端側は支柱４２と係合しており、レバー４３には支柱４２の先端が係合される溝４８が設置されている。

溝４８が設置された面の裏側の面には、凹部４９が設置されている。凹部４９は溝４８よりもレバー４３の他端よりに設置される。凹部４９にはインプレスネジ１６が接触している。インプレスネジ１６の先端がレバー４３の凹部４９を押圧すると、レバー４３には支柱４２が係止されている溝４８を支点として回転する力が作用する。しかしながらレバー４３の一端側にはリンク４１の穴４５が挿通されており、レバー４３の回転を阻止している。これにより感熱分解部４を構成するリンク４１、支柱４２、レバー４３は係合状態を維持している。またインプレスネジ１６は感熱分解部４を介して弁３をノズル１２側に押圧保持している。

図４に示すように感熱分解部４は、仮想平面Ｂに対して補助デフレクター２２が設置された空間とは反対の空間に配置される。特に、レバー４３はスプリンクラーヘッドＳ１の作動時にリンク４１を引き離す方向に大きく変位するので補助デフレクター２２が設置された空間と反対の空間に配置する。こうすることで、スプリンクラーヘッドＳ１の作動時においてリンク４１や支柱４２、レバー４３が補助デフレクター２２から離れる方向へ放出され、これらの部品が主デフレクター２１と補助デフレクター２２の間の隙間２４に係止されるロッジメントを防止できる。

また、上記構成のスプリンクラーヘッドＳ１は補助デフレクター２２は天井側に配置され、感熱分解部４は床面側に配置される。スプリンクラーヘッドＳ１の作動時に感熱分解部４が分解作動した際に、感熱分解部４の構成品はノズル１２からの放水と自重により床面側へ脱落するので補助デフレクター２２から離れる方向に移動する。

図６に示すハンガー５は、環状をした係合部５１と、係合部５１からフレーム１４側に延出されたガイド部５２を有する。係合部５１の内側にはバルブキャップ３１が収容される。係合部５１の内周径はバルブキャップ３１のディスク３２が設置される側の外周径と略同じであり、またバルブキャップ３１の開口端に設置されたフランジ３４の外周径よりも小さい。ハンガー５はバルブキャップ３１に皿バネ３３を挿通する前の段階でバルブキャップ３１に組み込まれる。

ガイド部５２の先端はフレーム１４の近傍に配置され、仮想平面Ｂに対して補助デフレクター２２が設置された空間とは反対の空間に配置されている。スプリンクラーヘッドＳ１が作動した時に、ガイド部５２がフレーム１４に沿って移動することで、図中においてハンガー５および弁３がフレーム１４よりも上方に移動しないように作用する。これにより弁３がデフレクター２の隙間２４に係止されるロッジメントを防止している。

続いて火災時におけるスプリンクラーヘッドＳ１の動作を説明する。

図１に示すスプリンクラーヘッドＳ１は、常時において図示しない配管と牡ネジ１１が接続されている。ノズル１２の内部には加圧水が充填されているが、ノズル１２は弁３および感熱分解部４により閉塞されている。

火災時が発生してリンク４１の低融点合金が溶融すると、レバー４３が回転してレバー４３と係合している金属板４４が支柱４２と係合している金属板４４から引き剥がされる。これにより感熱分解部４の係合状態は解除され、リンク４１、支柱４２、レバー４３の係合が外れるとともに支柱４２によって支えられていた弁３はノズル１２から離れて脱落し、ノズル１２が開放される。

このとき、弁３とハンガー５はノズル１２から放出される水流によって移動するが、ガイド部５２がフレーム１４と接触または近接しながら移動してスプリンクラーヘッドＳ１の外部に放出される。あるいはガイド部５２が水流の勢いでフレーム１４に衝突して跳ね返りスプリンクラーヘッドＳ１の外部に放出される。

ノズル１２から放出された水は主デフレクター２１に衝突してスプリンクラーヘッドＳ１の近傍のＥ２の部分に散布される。また隙間２４を通過して補助デフレクター２２に到達した水は、補助デフレクター２２の平面２２Ａに沿って流れて加速され、スプリンクラーヘッドＳ１から離れたＥ１の部分に散布される。

上記のハンガーにおいて、変形例を図７に示す。図７のハンガー６は弾発性を有するワイヤーから構成される。ハンガー６は略Ｗ字状に屈曲されており両方の端６１、６１がガイド部として機能され一対のフレーム１４と係合する。中間部分には係合部として機能する湾曲部６２の内側に弁３が収容される。湾曲部６２にはバルブキャップ３１を湾曲部６２の内側へ挿通可能な開口部６３を有する。

端６１、６１の間隔は、スプリンクラーヘッドＳ１に組み込まれる前の状態において一対のフレーム１４の間隔よりも広い。ハンガー６がフレーム１４に係止された状態のとき端６１、６１はフレーム１４を押圧した状態となる。

ハンガー６をスプリンクラーヘッドＳ１に組み込む手順は、先ず、スプリンクラーヘッドＳ１の本体１に弁３と感熱分解部４を組み込む。この後、ハンガー６をフレーム１４に係止させ、且つ湾曲部６２の内側にバルブキャップ３１を収容させる。ハンガー６はリンク４１と弁３の間を通過させ、開口部６３と支柱４２が向かい合うように、図７（ｂ）に矢印Ｄで示した方向（ノズルの中心軸Ａに対して垂直方向）へ移動させる。する端６１、６１がフレーム１４に干渉して、端６１、６１がお互いに近づくように弾性変形するとともに、湾曲部６２の開口部６３が拡張する。

さらにハンガー６を矢印Ｄ方向へ移動させると、バルブキャップ３１が開口部６３を通過して湾曲部６２の内部に収容される。この状態でハンガー６を解放すると、ハンガー６の両端６１、６１はフレーム１４に係止され、湾曲部６２の内側にバルブキャップ３１が保持された状態となり、ハンガー６のスプリンクラーヘッドＳ１への取付が完了する。

ハンガー６は端６１により矢印Ｄで示す方向とは逆の方向に付勢されているので、スプリンクラーヘッドＳ１が作動した際に、ハンガー６は弁３を湾曲部６２の内側に保持した状態でノズル１２から放出される水流により、フレーム１４から離れる方向に向かって流れてスプリンクラーヘッドＳ１の外部に放出される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これ以外の構造および作用を以下に記載する。

先に説明したハンガー５のガイド部５２とバルブキャップ３１とを一体にして構成することができる。また係合部５１は環状をしているが、図６（ａ）に示す破線５３、５３の間を除いた欠如部を設けると、スプリンクラーヘッドＳ１に弁３や感熱分解部４を組み込んだ後の段階でハンガー５を弁３に設置できる。さらに感熱分解部４はグラスバルブにて構成しても上記と同様な効果を得ることができる。

１ 本体
２ デフレクター
３ 弁
４ 感熱分解部
５、６ ハンガー
１２ ノズル
１４ フレーム
１５ ボス
２１ 主デフレクター
２１Ａ スリット
２１Ｂ 突起
２１Ｃ 拡張部
２１Ｄ フィン
２２ 補助デフレクター
２３ 湾曲部
２４ 隙間
３１ バルブキャップ
３２ ディスク
３３ 皿バネ
４１ リンク
４２ 支柱
４３ レバー
５１ 係合部
５２ ガイド部
６１ 端
６２ 湾曲部
Ａ ノズルの中心軸
Ｂ 仮想平面

Claims (8)

1. 給水配管と接続されるノズルを内部に備えた本体と、
   常時において前記ノズルを閉塞する弁と、
   前記本体から前記ノズルの放水方向に延出した一対のフレームと、
   前記フレームの先端に設置された主デフレクターと、
   前記弁と前記主デフレクターとの間に設置された感熱分解部と、
   前記ノズルの中心軸と前記フレームを通過する仮想平面と略平行であり、前記仮想平面から離間して設置された補助デフレクターを備えており、
   前記仮想平面に対して前記補助デフレクターが設置された空間とは反対の空間に前記フレームに近接または接触したハンガーが前記弁に設置されており、
   前記ハンガーはスプリンクラーヘッドの作動時に前記弁を前記補助デフレクターから遠ざかる方向に移動させることを特徴とするスプリンクラーヘッド。
2. 前記ハンガーは前記弁の外周部と係合する環状の係合部と、前記係合部から前記フレーム側に延出されたガイド部を有する請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
3. 前記ハンガーは前記弁と一体に形成されている請求項１または請求項２記載のスプリンクラーヘッド。
4. 前記係合部は一部が欠如したＣ字型である請求項２記載のスプリンクラーヘッド。
5. 前記ハンガーは弾発性を有しており、略Ｗ字状に屈曲された前記ガイド部の両端が一対の前記フレームと係合され、両端の間に設置された前記係合部の内側に前記弁を収容する請求項２または請求項４記載のスプリンクラーヘッド。
6. 前記感熱分解部は、複数枚の薄板を低融点合金で接合したリンクが用いられており、前記リンクと係合される支柱とレバーを含む請求項１～請求項５何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
7. 前記仮想平面に対して前記補助デフレクターが設置された空間とは反対の空間に前記レバーが配置される請求項６記載のスプリンクラーヘッド。
8. 前記感熱分解部としてグラスバルブが用いられている請求項１～請求項５何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
   

Images